自动控制原理控1.pptx

第1章 自动控制原理的基本概念 第1章 自动控制原理的基本概念主要内容 自动控制的基本方式闭环控制系统的组成和基本环节 自动控制系统的类型 自动控制系统的性能指标 L1入水口Q1L2Q2H出水口观测执行1.1自动控制的基本方式例1-1 液位控制系统液位控制比较运算观测比较运算 自动控制执行1.1自动控制的基本方式控制器（大脑）气动阀门（手）入水口Q1浮子（眼睛）L2Q2H出水口1.1自动控制的基本方式自动控制 在没有人的直接干预下，利用物理装置对生产设备和工艺过程进行合理的控制，使被控制的物理量保持恒定，或者按照一定的规律变化。 自动控制系统 为实现某一控制目标所需要的所有部件的有机组合体。u gu cθω电位器放大器电动机及负载放大器u c+负载u gωθ电动机电位器1.1自动控制的基本方式例1-2 电动机转速控制系统（开环） 输出量对控制作用没有影响的系统称为开环控制系统，其控制方式称为开环控制。1.1自动控制的基本方式开环控制的特点 顺向作用，没有反向的联系， 没有修正偏差能力，抗扰动性较差。 结构简单、调整方便、成本低。 分按给定值控制和按干扰控制测速发电机+u c――负载u g放大器Δuθω＋u fu cθΔuu gω电位器放大器电动机及负载- u f测速发电机1.1自动控制的基本方式例1-3 电动机转速控制系统（闭环） 输出对系统的控制作用产生影响的系统称为闭环控制系统或反馈控制系统。1.1自动控制的基本方式闭环控制的特点 偏差控制，检测偏差纠正偏差，输出跟随入。 可抑制内、外扰动对被控制量产生的影响。 精度高、结构复杂，设计、分析麻烦。 使系统的稳定性变差复合控制E－＋电热炉Wuc热电偶u f放大器Δuug电阻丝被控对象ugu cTΔu电阻丝放大器电热炉电位器W-u f热电偶1.2 闭环控制系统的组成和基本环节 能源元件例1-4 炉温控制系统 检测元件给定元件对象放大元件执行元件比较基本反馈控制系统方框图1.2 闭环控制系统的组成和基本环节 1.闭环控制系统的结构图比较元件e输出量放大元件给定元件执行元件被控对象－测量元件负号代表负反馈1.2 闭环控制系统的组成和基本环节 2.闭环控制系统的基本环节 （1）被控对象或调节对象（2）执行机构 （3）检测装置或传感器 （4）给定环节 （5）比较环节 e放大元件给定元件执行元件被控对象－测量元件1.2 闭环控制系统的组成和基本环节 3.闭环控制系统中的基本术语 (1) 被控对象(2) 被控量或输出量 (3) 控制量(4) 设定量或输入量 (5) 扰动量(6) 反馈量 (7) 偏差量(8)前向通道 (9)反馈通道(10) 理想输出 (11) 实际输出e放大元件给定元件执行元件被控对象－测量元件1.2 闭环控制系统的组成和基本环节 闭环系统结构图的简化？思考e放大元件给定元件执行元件被控对象－测量元件思考自动控制系统的任务？1.3 自动控制系统类型 1.按主要元件的特性方程的输入输出特征划分1）线性系统 由线性元件组成的系统，其微分方程中输出量及其各阶导数都是一次的，并且各系数与输入量（自变量）无关。 2）非线性系统 由非线性元件组成的系统，其微分方程式的系数与自变量有关。1.3 自动控制系统类型 2.按照信号传递方式划分 1）连续数据系统 系统各部分的信号都是模拟的连续函数。 2）离散数据系统 系统的一处或几处，信号是以脉冲系列或数码的形式传递。 1.3 自动控制系统类型 3.按照输入量的变化规律划分 1）恒值系统 给定量是恒定不变的。2）随动系统 给定量按照事先未知的时间函数变化。3）程序控制系统 给定量是按照一定的时间函数变化的。 1.3 自动控制系统类型 4.按系统与时间的关系划分1）定常系统 系统各元件特性都与时间无关2）时变系统 思考如何判断系统的性质？1.4 自动控制系统的性能要求对自动控制系统基本要求 稳定性（稳）：系统能工作的首要条件；快速性（快）：用系统在暂态过程中的响应 速度和被控量的波动程度描述；准确性（准）：用稳态误差来衡量。 讨论不同系统对各种指标的要求各有侧重同一系统中各种指标相互制约